压铸机工艺参数-Microsoft-Word-文档-(5)

压铸工艺参数分析（一）为了便于分析压铸工艺参数，下面示出如图5-1和图5-2所示的卧式冷室压铸机压射过程图以及压射曲线图。压射过程按三个阶段进行分析。第一阶段(图5-1b)：由0-Ⅰ和Ⅰ-Ⅱ两段组成。0-Ⅰ段是压射冲头以低速运动，封住浇料口，推动金属液在压射室内平稳上升，使压射室内空气慢慢排出，并防止金属液从浇口溅出；Ⅰ-Ⅱ段是压射冲头以较快的速度运动，使金属液充满压射室前端并堆聚在内浇口前沿。第二阶段(图5-1c)：Ⅱ-Ⅲ段，压射冲头快速运动阶段，使金属液充满整个型腔与浇注系统。第三阶段(图5-1d)：Ⅲ-Ⅳ段，压射冲头终压阶段，压射冲头运动基本停止，速度逐渐降为0。a)图5-1卧式冷室压铸机压射过程图图5-2卧式冷室压铸机压射曲线图s--冲头位移曲线P0--压力曲线v--速度曲线1、压力参数（1）压射力压射冲头在0-Ⅰ段，压射力是为了克服压射室与压射冲头和液压缸与活塞之间的摩擦阻力；Ⅰ-Ⅱ段，压射力上升，产生第一个压力峰，足以能达到突破内浇口阻力为止；Ⅱ-Ⅲ段，压射力继续上升，产生第二个压力峰；Ⅲ-Ⅳ段，压射力作用于正在凝固的金属液上，使之压实，此阶段有增压机构才能实现，此阶段压射力也叫增压压射力。（2）比压比压可分为压射比压和增压比压。在压射运动过程中0-Ⅲ段，压射室内金属液单位面积上所受的压射力称为压射比压；在Ⅲ-Ⅳ段，压射室内金属液单位面积上所受的增压压射力称为增压比压。比压是确保铸件质量的重要参数之一，推荐选用的增压比压如表5-1所示。表5-1增压比压选用值（单位：MPa）（3）胀型力压铸过程中，充填型腔的金属液将压射活塞的比压传递至型（模）具型腔壁面上的力称为胀型力。主胀型力的大小等于铸件在分型面上的投影面积（多腔模则为各腔投影面积之和），浇注系统、溢流、排气系统的面积（一般取总面积的30%）乘以比压，其计算公式如下F主＝APb/10式中F主-主胀型力(KN)；A-铸件在分型面上的投影面积（cm2）；Pb-压射比压（MPa）。分胀型力（F分）的大小是作用在斜销抽芯、斜滑块抽芯、液压抽芯锁紧面上的分力引起的胀型力之和。（4）锁型（模）力锁型（模）力是表示压铸机的大小的最基本参数，其作用是克服压铸填充时的胀型力。在压铸机生产中应保证型（模）具在胀型力的作用下不致胀开。压铸机的锁型（模）力必须大于胀型力才是可靠的，锁型（模）力和胀型力的关系如下：F锁≥K（F主+F分）式中F锁--压铸机应有的锁型（模）力（KN）；K--安全系数，一般取1.25；F主--主胀型力（KN）；F分--分胀型力（KN）。在压铸生产过程中，锁型（模）力大小的选择直接反映到压铸分型面处有否料液飞溅、铸件内组织的密度、有否气孔、成形是否完整、有否飞边及毛刺等。调整时，在保证铸件合格的前提下尽量减小锁型（模）力。为简化选用压铸机时各参数的计算，可根据压铸机具体的工作性能作出“比压、投影面积与胀型力关系图”，参见图5-3。在已知型（模）具分型面上铸件总投影面积∑A和所选用的压射比压Pb后，能从图中直接查出胀型力。压铸工艺参数分析（二）2、速度参数速度的表示形式分为压射速度（即冲头速度）和填充速度（即内浇口速度）两种。压铸过程中的速度直接影响压铸件质量。（1）压射速度压射室内冲头推动熔融金属液的移动速度，又称压射冲头速度，以m/s表示。在压射运动中，压射速度分为慢压射速度和快压射速度。1）慢压射速度压射冲头在压射运动的第一阶段（0-Ⅰ和Ⅰ-Ⅱ段）的移动速度。速度大小与压射室或冲头直径有关，压射室内径越大，速度值较低些；金属液充满度越高，速度值也低些。0-Ⅰ段一般选用0.1～0.3m/s；Ⅰ-Ⅱ段一般选用0.2～0.8m/s。2）快压射速度压射冲头在压射运动的第二阶段（Ⅱ-Ⅲ段）的移动速度。快速压射速度的大小直接影响金属液的填充速度，其速度大小与型腔容积、型腔数、冲头直径、填充时间有关。其计算公式如下v压=4V/πD2tv压--快速压射速度（m/s）V--型腔容积（m3）D--压射冲头直径（m）t--填充时间（s）（2）填充速度金属液在压力作用下，通过内浇口进入型腔的线速度，又称为内浇口速度，由于型腔形状的多变性和复杂性,通常描述和设定的内浇口速度均指填充时段内的平均线速度。过高的内浇口速度，会使铸件组织内部呈多孔性，力学性能明显降低，故对铸件内在质量、力学性能和致密性要求高时不宜选用高内浇口速度，而对于结构复杂并对表面质量要求高的薄壁铸件，可选用较高的冲头速度及内浇口速度。压射速度与填充速度的关系可以根据等流量连续流动原理（在同一时间内金属液以压射速度流过压射室的体积与以内浇口速度流过内浇口截面的体积相等）。即A压V压=A内V充V充=πD2V压/4A内式中V充--填充速度（m/s）V压--压射速度（m/s）A压--压射室截面积（mm2）D--压射室内径（mm）A内--内浇口截面积（mm2）要调整内浇口速度，可以通过调整压射冲头速度；改变压射室内径和冲头直径；改变内浇口截面积来直接改变内浇口速度。同时，快压射速度也可以通过浇口技术中的内浇口计算得出内浇口速度之后按公式求得。通常选用的内浇口速度范围如下：铝合金为30～60m/s；镁合金为40～100m/s；锌合金为25～50m/s；铜合金为25～50m/s。（3）最大空压射速度是指机器在空压射情况下的最大快压射速度。此项参数能反映压铸机的压射性能，见表5-2。表5-2卧式冷室压铸机压射性能(JB/T8084.2-2000)3、时间参数（1）填充时间金属液自内浇口开始进入型腔到充满压铸型（模）型腔的过程所需的时间，称为填充时间。填充时间应以金属液尚未凝固而填充完毕为前提。影响填充时间的因素为：金属液的过热度；浇注温度；压铸型（模）温度；排气效果；涂料隔热性与厚度等。填充时间的选用范围如表5-3所示。表5-3填充时间的选用范围（2）持压时间金属液充满型腔之后，在压力作用下，使铸件完全凝固，这段时间称为持压时间，持压时间的大小与铸件壁厚和金属结晶温度有关，生产中常用持压时间的选用如表5-4所示。（3）留型（模）时间从持压终了至开型（模）顶出铸件为止的时间称为留型（模）时间。留型（模）时间根据合金性质、铸件壁厚和结构特性确定，通常以铸件顶出不变形、不开裂的最短时间为宜。选用见表5-5。表5-5常用留型（模）时间（单位：s）压铸工艺参数分析（三）4、温度参数（1）浇注温度浇注温度一般指金属液浇入压射室至填充型腔时段内的平均温度，又称为熔融金属温度，通常在保证填充成形和达到质量要求的前提下，采用尽可能低的温度，一般以高于压铸合金液相线温度10～20℃为宜。各种压铸合金浇注温度的选择如下：铝合金为620～720℃；镁合金为610～680℃；锌合金为410～450℃；铜合金为940～980℃。（2）压铸型（模）温度压铸型（模）在生产前要预热，在压铸过程中要保持一定的温度。压铸型（模）总是处在热状态下工作的，这为合金液填充和凝固提供了基本保证。各种压铸合金的压铸型（模）工作温度如下：铝合金为210～300℃；镁合金为240～300℃；锌合金为150～200℃；铜合金为320～420℃。压铸型（模）预热可以避免金属液急冷，减少压铸型（模）的疲劳应力，压铸型（模）滑动部分的膨胀间隙，应在生产前预热时加以调整。压铸型（模）加热方法有煤气加热、电加热器加热和远红外线加热几种。在加热时必须将推杆退回到压铸型（模）内，固定型芯与活动型芯的预热尽量达到使用温度，预热要均匀，预热后应进行清理和润滑。预热温度一般为150～180℃。5、定量浇料和压射室充满度（1）定量浇料压铸工艺参数中，热因素和冲头慢压射行程的计算与金属液浇入量有关，每一个浇入量必须精确或变化很小，通常称为定量浇注，所包括的重量和体积如下：1）铸件净重（G1）和体积（V1）。2）浇道系统内金属重量（G2）和体积（V2）。3）压射室中余料（料饼）金属重量（G3）和体积（V3）。4）排溢系统的金属重量（G4）和体积（V4）。则浇入金属液总重量（G）和总体积（V）为：G=G1+G2+G3+G4V=V1+V2+V3+V4（2）压射室充满度压射室充满度即浇入压射室的金属量占压射室容量的百分数。充满度的大小直接影响铸件的含气率（气孔率）。压射室充满度的计算如下φ=（V/V0）×100％式中φ-压射室充满度（100％），通常以40％～75％为宜；V-浇入金属液体积，（cm3或m3、mm3），V=G/ρ（G的单位为g或kg）；V0-压射室容积，包括压射室和型（模）具浇口套两部分的容积（cm3或m3、mm3），V0=（πd2/4）L；d-压射室内径（cm或m、mm）；L-压射室有效长度，包括型（模）具浇口套长度（cm或m、mm）；ρ-金属液的液态密度，铝合金2.5g/cm3（或2500kg/m3、或0.0025g/mm3），镁合金1.7g/cm3（或1700kg/m3、或0.0017g/mm3），锌合金6.6g/cm3（或6600kg/m3、或0.0066g/mm3），铜合金8.0g/cm3（或8000kg/m3、或0.0080g/mm3）。二、压铸生产工艺1、浇注不管是用机械手浇注或用人工浇注都应注意以下方面：不管是用机械手浇注或用人工浇注都应注意以下方面：1）舀料时应舀取干净的金属液，即吸取氧化膜下面金属液，不能将氧化皮与金属液一起注入压射室。2）倒料时勺子应尽量接近压射室的注入口。若从注入口高处浇下，金属液会飞溅，还会氧化和卷入空气，温度也会降低，要绝对避免。3）浇注温度按铸件的结构、壁厚、合金牌号稍有差别，铝合金一般为620～700℃。在生产薄壁铸件时，温度取上限，厚壁铸件时则可取下限。浇注温度又与型（模）具温度有联系，开始生产时，模温总是偏低，浇注温度可稍微提高；当模温升高后，浇注温度可适当降低。从浇注温度的总体与铸件质量的关系来说，浇注温度高，合金的流动性能好，铸件的表面质量好。但另一个方面，温度高就增加了吸收气体的因素，在充填过程中铸件容易产生气孔和缩孔，对型（模）具的冲刷、粘附及损坏的程度也就加快。浇注温度低对有些合金来说，保温炉中的合金容易出现偏析，造成铸件中的硬质点。但是从整体来说，在不影响铸件质量的原则下，浇注温度一般以低为宜。4）金属液从舀进料勺起就开始降温，浇入压射室后，温度降得更快，因此保温炉内的合金温度并不能代表浇注温度，更不能说是充填温度，尤其是浇注容量很少时，它的温度损失就更多。所以，合金注入压射室的浇料口后，要立刻进行压射，决不能等待，否则，在压射室内的金属液温度急骤下降，影响填充性能。5）金属液舀取的量要稳定，尤其是人工舀料时，对于不同重量的产品，准备不同的料勺。一般来说料饼的厚度应控制在15～25mm为妥，这不仅是一个控制最终压力的传递问题，也是控制合金的充填流态问题，它们都是压铸生产中的重要工艺参数，对铸件质量有一定影响。2、冷凝和开型（模）合金液充入型腔后就很快地冷却，在填满型腔后的同时就开始凝固，但是开型（模）时间必须等到产品有一定强度，要求在动、定型相对受拉力、不致使铸件变形或损坏时，方能开型（模），因此开型（模）时间应按铸件大小、形状、壁厚不同而异。但如果铸件在模内停留时间过长，温度下降过多，铸件的凝固收缩就越多，造成包型力加大，铸件就难以从型芯上推出，尤其是大而薄、强度不高的铸件，极易造成变形或损坏。开型（模）时间又与型（模）具的温度有关，即与型（模）具的冷却能力有关，特别是当金属液浇注量太多，料饼太厚，冷凝时间太短时，厚实的料饼尚未凝固，开型（模）时料饼部位会爆裂飞溅，造成伤害事故，必须引起注意。3、顶出和取件当开型（模）到达终点时，其开关即发出信号，在一般情况下，这个信号由顶出液压缸接受后作推出铸件的动作。当型（模）具设有抽芯液压缸时，这个信号就由抽芯液压缸接受而作抽、插芯动作，当抽、插芯动作完成后，顶出液压缸才接受信号而作推出铸件动作。设计人员按铸件的需要安排了抽、插芯的先后程序，其程序应在压铸生产工艺卡上注明，一般来说这些程序在生产中不可能失常。但这些程序能否正常进行，与顶出液压缸、抽芯液压缸上的限位行